MXPA06004467A - Material compuesto. - Google Patents

Abstract

Se describe un material compuesto que comprende una primera capa que incluye un componente prefabricado de microceldas, microceldas generadas por surfactante, un componente surfactante, un componente rellenador y un componente aglutinante y una segunda capa, la cual comprende un componente metalico. El material compuesto puede comprender ademas un sustrato al cual es adherida la primera capa. Los materiales compuestos tienen caracteristicas de aislamiento del calor y la resistencia al fuego, y son particularmente adecuados para el uso en materiales de construccion y en colchones.

Description

MATERIAL COMPUESTO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a los materiales compuestos y a los artículos que comprenden los materiales compuestos que pueden ser utilizados en materiales de construcción, vehículos de motor, calentadores, secadores, colchones; cortinajes, tapicería de muebles y similares. La invención se refiere además a los artículos de fabricación que utilizan los materiales compuestos de la invención, por ejemplo, materiales de construcción y de colchones. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Han sido realizado diversos intentos para producir materiales y telas estructurales resistentes al fuego, aislantes del calor, que tengan características que los hagan adecuados para el uso en materiales de construcción, vestimentas, vehículos de motor, colchones y otras aplicaciones . La Patente de los Estados Unidos No. 5,540,980 está dirigida a una tela resistente al fuego útil para cutí de colchones. La tela es formada a partir de un hilo con alma de filamentos y envoltura de fibras cortas (hilo con alma) que comprende un núcleo de fibra de vidrio de filamentos continuos, resistentes a la alta temperatura, y una cubierta o funda de fibras desmenuzadas resistentes a la baja Ref.:172046 temperatura, que rodea el núcleo. El núcleo de fibra de vidrio comprende aproximadamente 20% a 40% del peso total del hilo con alma, mientras que la funda comprende aproximadamente 80% hasta aproximadamente 60% del peso total del hilo con alma. El hilo con alma puede ser tejido o tejido por puntos para formar tela con características resistentes al fuego. Cuando se expone a una flama, la funda se carboniza y el núcleo de fibra de vidrio sirve como una barrera contra el fuego. En una modalidad preferida, la funda es elaborada de algodón. La Patente de los Estados Unidos No. 5,091,243 describe una tela de barrera contra el fuego que comprende un sustrato formado de hilos con alma y un recubrimiento llevado por una superficie del sustrato. Otras telas resistentes al fuego incluye Fenixm (Milliken, LaGrange, GA) y telas elaboradas por Freudenberg (Lowell, MA) , Ventex Inc. (Great Falls, VA) , BASF, Basofil Fiber División (Enka, NC) , Carpenter Co . (Richmond, VA), Legget y Platt (Nashville, TN) , Chiquala Industries Products Group (Kingspoint, TN) , y Sandel (Ámsterdam, NY) . DuPont también fabrica una tela elaborada del hilo Kevlar^. Además, la industria de los colchones ha intentado fabricar colchones mediante el uso del hilo KevlarMR, hilo de vidrio, espumas de poliuretano retardadoras del fuego, cutí retardador de la flama, acojinamiento de algodón retardador de la flama y cinta retardadora de la flama. No obstante, el uso de otros materiales se agrega al costo de los colchones y puede dar como resultado un producto de costo prohibitivo. Además, algunos hilos resistentes al fuego, tales como los hilos de vidrio son difíciles de trabajar y se pueden romper, agregándose al tiempo requerido para la fabricación de los colchones, que también se traduce en costos agregados . Las cintas retardadoras de la flama son también difíciles de trabajar, e incrementan el tiempo de producción. Además, las cintas retardadoras de la flama son únicamente disponibles en un número limitado de colores y tamaños. Los poliuretanos retardadores de la flama pueden liberar gases nocivos cuando éstos flamean y se extienden. Además, el proceso para tratar retardar la flama del cutí frecuentemente compromete las características deseadas del cutí (por ejemplo, éste ya no puede ser suave, ni con buena caída y movilidad, plegable, flexible, etc.). Por muchos años los sustratos tales como la fibra de vidrio han sido recubiertos con diversas composiciones para producir materiales que tienen utilidad en, entre otras aplicaciones la industria de la construcción. La Patente de los Estados Unidos No. 5,001,005, se refiere a los laminados estructurales elaborados con hojas de contacto. Los laminados descritos en esa patente incluyen espuma plástica termoendurecible y tienen hojas de contacto planas que comprenden 60% a 90% en peso de fibras de vidrio (excluyendo las micro-fibras de vidrio) , 10% a 40% en peso de material rellenador no adherido y 1% a 30% en peso de material aglutinante no asfáltico. Los materiales rellenadores son indicados como arcilla, mica, talco, piedra caliza (carbonato de calcio), yeso (sulfato de calcio), trihidrato de aluminio (ATH) , trióxido de antimonio, fibras de celulosa, fibras poliméricas pláticas o una combinación de cualesquiera dos o más de estas sustancias. La patente hace notar además que los materiales rellenadores son unidos a las fibras de vidrio utilizando aglutinantes tales como resinas de urea-, fenol- o melamina-formaldehído (resinas UF, PF y MF) o una resina acrílica modificada o de poliéster. Los látex poliméricos ordinarios utilizados de acuerdo a la descripción son est ireno-but adieno-caucho (SBR) , etileno-vinil - cloruro (EVCI) , cloruro de polivinilideno (PvdC) , cloruro de polivinilo modificado (PVC) , alcohol polivinílico (PVOH) , y acetato de polivinilo (PVA) . Las fibras de vidrio, el material rellenador no vitreo y el aglutinante no asfáltico son todos mezclados entre sí para formar las hojas de contacto.

La Patente de los Estados Unidos No. 4,745,032 describe un recubrimiento acrílico comprendido de una resina acrílica subyacente, la cual incluye una ceniza volante y una resina acrílica de cobertura, la cual difiere de la resina subyacente. La Patente de los Estados Unidos No. 4,229,329 describe una composición de recubrimiento retardadora del fuego que comprende ceniza volante y emulsión de polímero vinil-acrílico. La ceniza volante es de 24 a 50% de la composición. La composición puede también contener preferentemente uno o más de un dispersante, un desespumante, un plastificante, un espesante; un agente de secado, un conservador, un fungicida y un ingrediente para control del pH de la composición, y con esto inhibir la corrosión de cualquier superficie metálica a la cual se aplique la composición. La Patente de los Estados Unidos No. 4,784,897 describe un material de capa de cubierta sobre una base de un mallado o tela, que es especialmente para la producción de tableros de yeso y tableros de espuma dura de poliuretano . El material de capa de cubierta tiene un recubrimiento sobre un lado, que comprende 70% a 94% del material inorgánico en polvo, tal como carbonato de calcio y 6% a 30% de aglutinante. Además, son agregados agentes espesantes y agentes de reticulación y se utiliza un mallado de alta densidad.

La Patente de los Estados Unidos No. 4,495,238 describe una estructura aislante, térmica, compuesta, aislante, térmica, resistente al fuego, comprendida de una mezcla de aproximadamente 50% a 94% en peso de microfibras inorgánicas, particularmente vidrio, y aproximadamente 50% a 6% en peso del agente aglutinante del calor. La Patente de los Estados Unidos No. 5,965,257 expedida a la presente cesionaria, la descripción completa de la cual se incorpora por referencia en la presente, describe un artículo estructural que tiene un recubrimiento que incluye únicamente dos constituyentes mayores, al tiempo que elimina la necesidad para modificadores de la viscosidad, para estabilizadores y para soplado. El artículo estructural de la Patente de los Estados Unidos No. 5,965,257 es elaborada mediante el recubrimiento de un sustrato que tiene una carga iónica con un recubrimiento que tiene esencialmente la misma carga iónica. El recubrimiento consiste esencialmente de un material rellenador y un material aglutinante. La cesionaria, Elk Corporation de Dallas, produce un producto de acuerdo con la invención de la Patente de los Estados Unidos No. 5,965,257 la cual es comercializada como VersaShíeld® . Como se indica en la Patente de los Estados Unidos No. 5,965,257, VersaShield® tiene una variedad de usos. No obstante, se ha encontrado que los productos elaborados de acuerdo con la Patente de los Estados Unidos No. 5,965,257 no son satisfactorios para ciertos usos, debido a que éstos carecen de suficiente capacidad de caída o movilidad. La Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. de Serie 09/955,395, presentada el 18 de Septiembre del 2001, también se asigna a la presente cesionaria, la descripción completa de la cual se incorpora por referencia en la presente, enfrenta estas inadecuaciones con un material de tela resistente al fuego que comprende un sustrato que tiene una carga iónica recubierta con un recubrimiento que tiene esencialmente la misma carga iónica, en donde el recubrimiento comprende un componente rellenador que incluye arcilla y un componente aglutinante . El material de tela resistente al fuego producido de este modo tiene características satisfactorias de flexibilidad, capacidad de plegamiento y capacidad de caída. No obstante, mientras que este material es adecuado como un material de tela resistente al fuego, es deseable proporcionar un material resistente al fuego que pudiera también tener características de acojinamiento o de "rebote". La Patente de los Estados Unidos No. 6,228,497 enseña una fibra de vidrio resistente al fuego que es elaborada al mezclar entre si fibras de vidrio, un aglutinante y carbonato de calcio. Además, la arcilla puede ser agregada para mejorar la resistencia al fuego.

La Patente de los Estados Unidos No. 4,994,317 enseña un material resistente al fuego, de capas múltiples, que comprende un sustrato de tela textil durable a la flama, una capa polimérica de silicona flexible y una pintura reflejante del calor. Puede ser agregada arcilla a la capa de silicona para aumentar la resistencia a la flama. La Patente Británica No. 2167060 enseña un material resistente al fuego que comprende fibras minerales sintéticas (incluyendo lana de vidrio), arcilla y un aglutinante. El material resistente al fuego es elaborado al combinar los componentes. El aglutinante es preferentemente almidón o almidón modificado; condensados de fenol, urea, melamina, resorcinol, tannino con aldehido, isocianatos, cementos reactivos; aglutinantes formados in situ mediante la inter-reacción entre sílice y calcio; cementos hidráulicos; y silicatos de potasio y de sodio. La Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 10/354,216, presentada el 29 de Enero del 2003, de la cual esta solicitud reclama la prioridad para una continuación en parte, se refiere a los materiales estructurados resistentes al fuego y a los materiales de tela resistentes al fuego elaborados a partir de éstos . Los materiales estructurales comprenden un componente surfactante, microceldas generadas por surfactante, un componente rellenador y un componente aglutinante. El material estructural es resistente al fuego.

El material estructural puede ser utilizado para recubrir un sustrato, para elaborar materiales de tela resistentes al fuego . La Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 10/354,220, presentada el 29 de Enero del 2003, de la cual esta solicitud reclama la prioridad para una continuación en parte, se refiere a un material estructural que comprende un componente prefabricado de microceldas, un componente surfactante, un componente de microceldas generadas por surfactante, un componente rellenador y componente aglutinante . El componente prefabricado de microceldas es esencialmente una esfera hueca o un componente capaz de formar un componente capaz de formar una esfera hueca que ha sido construida o fabricada antes de ser empleada en el material estructural . El material estructural puede ser utilizado para recubrir un sustrato para elaborar un material de tela resistente al fuego. La Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 10/354,219, presentada el 29 de Enero del 2003, de la cual esta solicitud reclama la prioridad para una continuación en parte, se refiere a un material estructural que comprende un componente surfactante, microceldas generadas por surfactante, un componente catalizador en gel y un componente aglutinante . El material estructural puede comprender además un componente rellenador. El material estructural puede ser utilizado para recubrir un sustrato para elaborar un material de tela resistente al fuego. No obstante, mientras aquellos materiales pueden ser adecuados como materiales de tela resistentes al fuego, es deseable proporcionar un material resistente al fuego que pudiera también tener características de acojinamiento o de "rebote" y que tenga propiedades de aislamiento del calor. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un material compuesto que comprende una primera capa que incluye un componente de microceldas prefabricado, un componente surfactante, microceldas generadas por surfactante, un componente rellenador y un componente aglutinante, y una segunda capa que comprende un componente metálico. El material compuesto es útil, entre otras cosas, para elaborar artículos de fabricación aislantes del calor y resistentes al fuego. El material compuesto puede también incluir un sustrato al cual es adherida la primera capa para proporcionar un sustrato recubierto . El sustrato puede ser plano y la primera capa puede ser adherida a uno o ambos lados del sustrato. La segunda capa puede ser adherida a una o a ambas superficies de la primera capa o al sustrato directamente. Si no se emplea ningún sustrato y si la primera capa es plana, entonces la segunda capa puede ser adherida a uno o a ambos lados de la primera capa. El material compuesto puede incluir además un material repelente al agua, un material fúngico, un material antibacteriano, un agente de fricción superficial, un material retardador del fuego y/o un alguicida. Además, los materiales compuestos pueden ser coloreados con pigmento. En la modalidad más simple, el material compuesto de la presente invención consiste esencialmente de una primera capa que consiste esencialmente de un componente de microcelda prefabricada, un componente rellenador y un componente aglutinante, y una segunda capa que consiste esencialmente de un componente metálico. El componente metálico puede ser cualquier componente metálico conocido en la técnica, capaz de impartir propiedades de aislamiento del calor. En una modalidad preferida, el componente metálico es hoja de aluminio. Los materiales compuestos de la presente invención pueden ser empleados para elaborar materiales de construcción resistentes al fuego, aislantes del calor. En tal modalidad, los materiales compuestos de la presente invención pueden ser adheridos como a materiales de construcción, tales como tableros de yeso y materiales de enchapado o entablado de paredes, incluyendo recubrimientos. Los materiales de construcción pueden ser preparados durante el proceso de elaboración de material de construcción, para incluir los materiales compuestos de la presente invención o los materiales compuestos pueden ser utilizados después de que los materiales de construcción han sido ya instalados. En una modalidad particularmente preferida, la primera capa no se descubre a través del sustrato durante el proceso de elaboración del material . El sustrato puede ser cualquier material de reforzamiento adecuado, capaz de resistir las temperaturas de procesamiento y es preferentemente fibra de vidrio tejida. El componente aglutinante es preferentemente látex acrílico y el rellenador comprende preferentemente arcilla. El componente prefabricado de microceldas es preferentemente una esfera hueca o un componente capaz de formar una esfera hueca que ha sido construida o fabricada antes de ser empleada en la presente invención. En una modalidad preferida, el componente prefabricado en microceldas es microesferas de cerámica. La Solicitud No. de Serie 09/955,395, presentada el 18 de Septiembre del 2001, describe un material resistente al fuego comprendido de un sustrato recubierto, en donde el recubrimiento del sustrato tiene esencialmente la misma carga iónica. El recubrimiento está comprendido de un rellenador, incluyendo arcilla y un aglutinante. El recubrimiento no resuda o se escurre a través del sustrato debido a las cargas iónicas del recubrimiento y del sustrato, que son esencialmente las mismas, y se repelen una a la otra. En al menos una modalidad, el componente rellenador del recubrimiento puede incluir microesferas de cerámica además de la arcilla, y quizás otros constituyentes del rellenador. Aunque las microesferas de cerámica no llevan carga, el recubrimiento resultante tiene esencialmente la misma carga iónica que el sustrato, debido a las cargas asociadas con la arcilla, el aglutinante y quizás los otros constituyentes del rellenador. La presente invención también caracteriza microesferas de arcilla y cerámica como constituyentes rellenadores, pero los recubrimiento de la presente invención difieren de aquellas descritas en la Solicitud No. de Serie 09/955,395. En la presente invención, la cantidad relativa de microesferas de cerámica incluidas en el componente rellenador del recubrimiento puede ser incrementada tal que el recubrimiento y el sustrato no tienen esencialmente la misma carga iónica. La resudación es evitada en la presente invención ya sea debido a los diámetros de las microesferas que forman las microceldas son mayores que el diámetro de los orificios en el sustrato, o debido a que los modificadores de la viscosidad han sido agregados o ha sido introducido aire para incrementar la viscosidad. Además, los materiales estructurales de la presente invención incluyen un componente metálico, el cual sorprendentemente imparte propiedades de aislamiento del calor al material .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El material compuesto de la invención comprende una primera capa, que comprende un componente prefabricado de microceldas, un componente surfactante, un componente de microceldas generado por surfactante, y un componente rellenador y un componente aglutinante, y una segunda capa que comprende un componente metálico. Como se utiliza en la presente, un componente prefabricado de microceldas es esencialmente una esfera hueca o un componente capaz de formar una esfera hueca que ha sido construida o fabricada antes de ser empleada en la presente invención. Las microesferas prefabricadas son en general elaboradas de plástico, polímero, cerámica o vidrio, acrílico y estireno. Como se utiliza en la presente, las microceldas generadas por surfactantes son esencialmente esferas vacías o huecas que son formadas por la presencia de un surfactante durante el proceso de elaboración del material compuesto. De este modo, los componentes surfactantes de la presente invención son capaces de formar microceldas . Las microceldas prefabricadas y generadas por surfactante pueden impartir diversas características a los materiales resistentes al fuego de la presente invención, incluyendo entre otros, resistencia al fuego, flexibilidad, capacidad de plegamiento, capacidad de caída, y "rebote" mejorados. El componente metálico puede ser cualquier componente metálico conocido en la técnica, capaz de impartir propiedades aislantes del calor, incluyendo pero no limitados a, aluminio de acero inoxidable. El componente metálico puede ser una película u hoja metálica, o puede ser rociado sobre la primera capa o sobre el sustrato, y luego es secado por calor en un horno . En una modalidad preferida, el componente metálico es lámina u hoja de aluminio . De acuerdo con la invención, un material compuesto puede ser elaborado mediante la adhesión de la primera capa a uno o ambos lados de un sustrato, para proporcionar un sustrato recubierto. La segunda capa puede ser adherida a la superficie de la primera capa o al sustrato directamente. Si no es empleado sustrato y si la primera capa es plana, entonces la segunda capa puede ser adherida a uno o ambos lados de la capa. En una modalidad preferida, la primera capa no resuda a través de un sustrato durante el proceso de elaboración del material. En su modalidad más simple, el material estructural de la presente invención consiste esencialmente de una primera capa que comprende un componente de microceldas, prefabricado, un componente rellenador y un componente aglutinante, y una segunda capa que comprende un componente metálico. Como se utiliza en la presente, el término "sustrato recubierto" significa un material en donde al menos una parte del sustrato está recubierto con el recubrimiento.

El material rellenador de la presente invención incluye preferentemente arcillas . La arcilla es preferentemente arcilla de China la cual es muy suave y ligera. Alternativamente, la arcilla puede ser Paragon1^, que es también una arcilla suave (por ejemplo, ésta es suave al tacto) , SuprexMR que es una arcilla dura (por ejemplo, ésta es dura al tacto) , arcilla tratada con aminosilano Suprex1*, que se utiliza para la reticulación debido a que ésta se enlazará químicamente con el aglutinante, y para carga alta, Ballclay1^, que tiene propiedades elásticas (por ejemplo, ésta tiene una apariencia de caucho) , Texwhite 185 (disponible de Huber, Dry Branch, GA) , y ECC 1201 (disponible de Huber) . Todos los productos de arcilla anteriormente listados, a no ser que se indique de otro modo, son disponibles, por ejemplo, de Kentucky-Tenesse Clay Company de Langley, SC. En una modalidad, la arcilla es Ballclay1^ 3380 que es particularmente barata en comparación a otras arcillas. En una modalidad preferida, la arcilla es la arcilla de Kaolín que es una arcilla China de menor grado. En modalidades particularmente preferidas, la arcilla es Texwhite 185 o ECC 1201. En la presente invención, la arcilla es un rellenador preferido debido a sus propiedades de alargamiento (éste tiene un bajo módulo) , su resistencia a la abrasión, su resistencia al rompimiento, y su resistencia a la tracción. Además, la arcilla es una buena barrera contra el calor, ésta no se desintegra cuando una flama abierta (temperatura > 816°C (1500°F)) es aplicada directamente a un recubrimiento de la presente invención que incluye arcilla. Además, la arcilla proporciona una superficie resbaladiza, elástica, lustrosa, que muestra flexibilidad. Además, como se notó la arcilla es barata y de este modo puede ayudar a mantener bajo el costo del material de tela. En una modalidad preferida, el rellenador incluye el retardador del fuego FRD-004 (óxido de decabromodifenilo; Tiarco Chemicals, Dalton, GA) . El material rellenador puede comprender alternativa o adicionalmente un rellenador seleccionado del grupo que consiste de óxido de decabromodifenilo, trióxido de antimonio, carbonato de calcio, carbonato de calcio cargado, dióxido de titanio, ceniza volante (tal como la ceniza volante Alsil 04TRMR de la clase F) producida por JTM Industries, Inc. de Martin Lake and Jewett, Texas, que tiene un tamaño de partícula tal que menos de 0.03% permanece sobre un tamiz agitado de 2.5 mm x 2.5 mm (0.1 pulgadas x 0.1 pulgadas) y la mica 3-X mineralite (disponible de Engelhard, Inc. de Louisville, KY) , o cualquier mezcla de estos materiales rellenadores para cumplir los criterios deseados de costo y peso. El carbonato de calcio puede ser obtenido de Franklin Industrial Minerals de 612 Tenth Avenue North, Nashville, TN 37203.

El carbonato de calcio, el talco y el rellenador de ceniza volante incrementa el peso del producto, pero la utilización de las microesferas prefabricadas, tales como las microesferas de vidrio y cerámica, hace posible la fabricación de un producto con propiedades de peso reducido y de resistencia al fuego incrementado. La arcilla puede impartir al producto las siguientes características no limitantes: (1) menor acumulación de calor, (2) propiedades de reflectancia de calor, (3) propiedades de barrera al fuego, (4) ninguna pérdida cuando se expone al calor y a la flama abierta, y (5) desintegración reducida cuando se expone al calor y a la flama abierta. El óxido de decabromodifenilo y el trióxido de antimonio imparten las siguientes características no limitantes: (1) propiedades de retardo del fuego, (2) capacidad de formación de una carbonización, y (3) capacidad de detener la dispersión de la flama. Se cree que el gas producido a partir del calentamiento del óxido de decarbromodifenilo puede también actuar como un retardador del fuego debido a que el gas utiliza oxígeno o gotitas de oxígeno, y suprime o detiene la progresión adicional del fuego . El componente de microcelda prefabricada de la presente invención es un componente que es una esfera hueca o es capaz de formar una esfera hueca y que ha sido construido o fabricado antes de ser empleado en la presente invención.

Los ejemplos no limitantes de la microceldas prefabricadas de la presente invención incluyen las microesferas huecas G-3500 disponible de Zeelan Industries (St. Paul, MN) , Expancel WV, Expancel Dv, Expancel MB, Expancel WE y Expancel DE (corazas o protecciones poliméricas, todas disponibles de AKZO NOBEL, Duluth, GA) , microesferas de vidrio (Kl, K15, S15, S22, K20, K25, S32, S60 y K46, disponibles de Zeelan Industries), microesferas de cerámica (G3500, G3400, W1000, W1012, W1300 y W1600; disponible de Zeelan Industries) y Zeeospheres (G200, G850, W410 y W160, disponible de Zeelan Industries) . En una modalidad de la invención, las microceldas prefabricadas son microesferas de cerámica G3500. La figura 1 y la figura 2 muestran microceldas prefabricadas de dos modalidades ejemplares de. la invención. Las microesferas de vidrio son 2.5 veces más ligeras que las microesferas de cerámica. Las microesferas de vidrio y cerámica pueden resistir el calor mayor de 1,093CC (2000°F) . También, las microesferas de vidrio y cerámica incrementan la resistencia a la compresión, no absorben látex y/o agua y de este modo permiten el secado más rápido del producto. Las microesferas de vidrio y cerámica pueden también incrementar la flexibilidad del producto . Las microceldas prefabricadas de la presente invención pueden ayudar a incrementar la vida en recipientes del recubrimiento. Partículas más pesadas en los rellenadores, aunque éstas pueden comprender un porcentaje muy pequeño de las partículas en el rellenador, tienen una tendencia a asentarse cerca del fondo de un recipiente de almacenamiento . Cuando las microceldas prefabricadas son mezcladas entre si con otro rellenador, es producida una dispersión la cual tiene una vida en recipiente o vida en anaquel incrementada. Sin desear estar comprometido por una teoría particular, se cree que conforme las partículas rellenadoras caen particularmente en el recipiente y las microceldas prefabricadas se elevan, partículas rellenadoras de tamaño más pequeño son soportadas por las microceldas prefabricadas, haciendo de este modo que las microceldas permanezcan en solución y previniendo que las partículas del rellenador, al menos en cierto grado, desciendan hacia el fondo del recipiente . La primera capa del material compuesto de la presente invención es preparada mediante el uso de un componente aglutinante tal como un polímero de látex acrílico reactivo al calor, de alto rendimiento, y/o un látex de estireno/butadieno no reactivo al calor, para unir los materiales rellenadores entre sí . Donde la primera capa es adherida a un sustrato, el componente aglutinante puede también actuar para unir el rellenador al sustrato. Los ejemplos no limitantes del componente aglutinante, incluyen Rhoplex 3349 (disponible de Rohm y Haas, Filadelfia, PA) , Rovene 4402 (Mallard Creek Polymers, Inc., Akron, OH), HycarM1R 26469, Hycar1® 26472, Hycar® 26484, Hycar1® 26497, Hycar1® 264552, HycarMR 26512, HycarMR 264582, Hycar1® 26083 (bajo formaldehído), Hycar"11 9201 (bajo formaldehído), Hycar® 1552 (nitrilo), HycarMR 1571 (nitrilo), Vycar*® 552, polímero de látex acrílico Hycar1® 2679 (todos los productos Hycar® y VycarMR son suministrados por B.F. Goodrich Company de Cleveland, Ohio) . Los componentes aglutinantes pueden también incluir Cymel^ 373 (disponible de American Cyanamid, RHOPLEX1® TR 407 y el látex R&H GL-618, ambos disponibles de Rohm & Haas, y la resina Borden FG-413F UF (disponible de Borden) . No obstante, se cree que cualquier polímero lineal, copolímero lineal o polímero ramificado puede ser útil en la preparación de la primera capa, tales como aquellos disponibles de BASF y Goodyear. El posible material aglutinante adicional incluye látex de caucho de butilo, látex SBR, látex de neopreno, emulsión de alcohol polivinílico, látex de SBS, emulsiones de poliuretano basadas en agua y elastómeros, copolímeros de cloruro de vinilo, caucho de nitrilo y copolímeros de acetato de polivinilo. En una modalidad preferida, es utilizado un látex de SBR. El látex de SBR agrega buenas características de suavidad, pero no es un retardador del fuego. Para mejorar la resistencia al fuego, puede ser agregado o sustituido un látex acrílico. Entre más látex acrílico, mejor será la resistencia al fuego del material. No obstante, la suavidad es disminuida cuando el látex acrílico es sustituido por el látex SBR. En una modalidad preferida, el aglutinante es Hycar 2679. • El componente surfactante de la presente invención puede ser cualquier surfactante capaz de formar microceldas. En una modalidad preferida, el surfactante comprende un jabón rápido, tal como laurilsulfato de amonio (ALS) , (por ejemplo, Stepanol AM; Stepan Chemicals, Northfield, IL) y laurilsulfato de sodio (SLS) . Sin embargo, pueden ser también utilizados otros surfactantes que no están caracterizados como jabones rápidos, pero los cuales son capaces de formar microceldas. En general, un "jabón rápido" es un jabón que es capaz de modificar eficientemente la tensión superficial de un solvente, tal como agua. No obstante, pueden ser también utilizados otros surfactantes que no están caracterizados como jabones rápidos, pero los cuales son capaces de formar microceldas. Los jabones rápidos, tales como ALS, forman microceldas que son elásticas y son en general estables al calor del procesamiento. Pueden ser agregados componentes adicionales para estabilizar adicionalmente las microceldas, como se discute adicionalmente más adelante. No obstante, si así se desea, un surfactante que forma microceldas "débiles" puede ser utilizado. Las microceldas "débiles" pueden explotar durante el procesamiento para producir un material resistente al fuego, menos flexible.

Cuando se utiliza un surfactante para introducir microceldas generadas por surfactante, la primera capa del material estructural puede ser elaborada mediante la combinación del componente aglutinante, el componente prefabricado de microceldas, un componente surfactante y el componente rellenador conjuntamente, y creando microceldas generadas por surfactante, mediante cualguier medio conocido en la técnica, tal como, pero no limitado a, soplado de aire hacia la mezcla; agitación o por un espumador. Además, los agentes de soplado químicos tales como los compuestos azo, los cuales liberan gas nitrógeno, pueden ser utilizados para introducir microceldas generadas por surfactantes . En una modalidad de la invención, la mezcla de la primera capa es sometida a un espumador. El espumador actúa para inyectar aire hacia la mezcla, de modo que el surfactante forma microceldas generadas por surfactante, dentro de la mezcla. El espumador puede comprender un componente en forma de tubo que tiene una pluralidad de espigas las cuales son capaces de girar en direcciones opuestas (por ejemplo, algunas espigas se mueven a favor de las manecillas del reloj y algunas se mueven en contra de las manecillas del reloj) . La mezcla del aglutinante, el surfactante y el rellenador es agregada al espumador a través de una compuerta sobre un lado, y conforme pasa a través del espumador, las espigas giran provocando que el surfactante forme microceldas . El aire adicional puede también ser introducido al espumador en otra compuerta. Después de haber sido sometida al espumador, la mezcla puede ser luego aplicada sobre un sustrato tal como un mallado de fibra de vidrio. Alternativamente, la mezcla puede ser aplicada sobre una plataforma de recepción, tal como una charola de acero. Cuando se aplica a un sustrato o una plataforma de recepción, el material es luego es sometido a calor, en un horno. Las temperaturas de procesamiento son preferentemente entre aproximadamente 138°C (280°F) y aproximadamente 177 °C (350 °F). Las microceldas prefabricadas y generadas por surfactantes son estables al calor del procesamiento. En general, las microceldas generadas por surfactante no son estables a temperaturas superiores a 177 QC (350 °F) . Preferentemente, las microceldas generadas por surfactante son relativamente pequeñas y de tamaño uniforme. En una modalidad de la presente invención, el calor de procesamiento es necesario para que una microcelda de esfera hueca se forme a partir de una microcelda prefabricada. En tal modalidad, la microcelda prefabricada está en un estado colapsado antes del calentamiento y después del calentamiento desplegarse para formar una microcelda de esferas huecas. Las microceldas colapsadas pueden ser preparadas utilizando un surfactante capaz de formar microceldas, pero que no modifica eficientemente la tensión superficial del agua. Durante el calor de procesamiento, las microceldas generadas por surfactante se expanden, debido a la expansión de los gases dentro de ellas, luego estallan y se colapsan. En consecuencia, los materiales compuestos de la presente invención pueden comprender microceldas colapsadas . La inclusión de microceldas colapsadas produce un material compuesto que es menos flexible. Los ejemplos de microceldas prefabricadas que requieren calor para formar una esfera hueca, incluyen las microceldas Expancel listadas anteriormente . En otra modalidad más, la primera capa del material compuesto también incluye un surfactante capaz de regular la formación de microceldas generadas por surfactante. Un surfactante de este tipo es Stanfex 320 (Parachem, Dalton, GA) . El surfactante capaz de regular la formación de las misroceldas puede asegurar que las microceldas permanezcan dentro de un intervalo de tamaño preferido (por ejemplo, que no se vuelvan demasiado grandes) y se formen en un estado relativamente monodisperso (por ejemplo, son del mismo tamaño en general) . En una modalidad preferida, las microceldas son de aproximadamente 5.0 µm hasta aproximadamente 20.0 µg de diámetro. Además, puede ser utilizado ácido cítrico para asegurar que las microceldas sean dispersadas uniformemente. Puede ser también deseable que la primera capa de los materiales compuestos incluya un dispersante que actúe para mantener la mezcla que comprende el aglutinante, el surfactante y el rellenador bien dispersos durante el proceso de elaboración del material. Los ejemplos de tales dispersantes incluyen, entre otros TSPP, Accum. 9300, Accum. 9400 y Accum. 9000 (todos disponibles de Rohm & Haas) . La segunda capa que comprende el componente metálico puede ser adherida a la primera capa mediante cualquier medio conocido en la técnica. En una modalidad preferida, el componente metálico es lámina de aluminio y es aplicado a la primera capa, mientras que la primera capa está todavía húmeda . Cuando el material es sometido al calor de un horno para secar la primera capa, es formada una unión adhesiva entre la primera capa seca y la lámina de aluminio. Los materiales compuestos de la presente invención son flexibles y plegables. Además, éstos son durables y preferentemente no se agrietan con la flexión. La durabilidad de los materiales compuestos puede ser aumentada mediante la adición de componentes capaces de estabilizar las microceldas generadas por surfactante. Tales componentes incluyen surfactantes tales como estearáto de amonio, octosol Al8 (Tiarco Chemicals, Dalton, GA) , A-l (n-alquilsulfosuccinato de sodio; Tiarco Chemicals) , 449 (Parachem), y Stanfex 320. La microcelda puede ser estabilizada al hacer más gruesa la pared de la microcelda. Un surfactante, el cual comprende una cadena cerosa larga, puede ser particularmente útil para estabilizar las microceldas generadas por surfactante. ¿Existe alguna cosa que pueda ser realizada para mejorar la durabilidad/plegabilidad/flexibilidad de los materiales cuando comprenden la hoja de aluminio?, ¿Existen componentes metálicos que sean preferidos para mejorar estas características? La primera capa de material compuesto puede incluir además un componente de reticulación, tal como melamina (Borden Chemicals, Morganton, NC) , y/o cloruro de amonio. El componente de reticulación es útil para mejorar la durabilidad y para reducir el agrietamiento. Con el fin de controlar la cantidad y la velocidad de reticulación, puede ser deseable controlar el pH de los componentes mezclados. Por ejemplo, en condiciones acidas (pH ~4.0), la reticulación ocurrirá muy rápidamente y la mezcla tendrá una vida en recipiente corta. A mayor pH (-10.0), la reticulación procede más lentamente y puede ser controlada por calor. La primera capa del material compuesto de la presente invención puede también comprender resina, que puede proporcionar una vaina polimérica para encapsular el aire. En una modalidad, la resina es DPG-38, disponible de Parachem de Dalton, GA. En una modalidad preferida, la primera capa del material compuesto posee además características de "rebote" .

Como se utiliza en la presente, "rebote" se refiere a la habilidad del material para regresar a su forma original después de haber sido distorsionado, tal como estirado o comprimido. En tal modalidad, son agregados componentes adicionales para lograr tales características de rebote. Estos componentes pueden recubrir la parte interna de la microcelda generada con surfactante, tal que la microcelda se revierta su forma original después de haber sido distorsionada. Las modalidades preferidas útiles para lograr las características de rebote incluyen CT101 (aceite de silicio, Kelmar Industries, Duncan, SC) , Freepel 1225 (BF Goodrich, Cleveland, OH) , Sequapel 409 (Omnovasolutiones, Chester, SC) , emulsión Michem 41740 (Michelman, Inc., Cincinnati, OH) , Syloff-1171A (Dow Corning Corp, Milland, MI) , Syloff-62 (Dow Corning) ; Syloff-7010 (Dow Corning) y Aurapel 391 (Sybron/Tanatex, Norwich CT) . Estos componentes también aseguran que las microceldas no se agreguen y formen grumos de microceldas . El sustrato de la presente invención puede ser cualquier material de reforzamiento adecuado capaz de resistir temperaturas de procesamiento, tales como las fibras de vidrio, fibras de poliéster, fibras de celulosa, asbestos, fibras de acero, fibras de alúmina, fibras de cerámica, fibras de nailon, fibras de grafito, fibras de lana, fibras de boro, fibras de carbono, fibras de yute, fibras de poliolefina, fibras de polietileno, fibras acrílicas, fibras de resina de fenol formaldehído, fibras de poliamida aromática y alifática, fibras de poliacrilamida, fibras de poliacrilamida y mezclas de las mismas que pueden incluir fibras de dos componentes . El sustrato proporciona resistencia para el material compuesto. Los ejemplos de sustratos de acuerdo con la invención incluyen, entre otros, vidrio, fibra de vidrio, grafito (carbono) , PBI (polibencimidazol) , PTFE, poliaramidas, tales como KEVLAR1® y NOMEX1®, metales, incluyendo alambre metálico o malla metálica, poliolefinas tales como TYVEKMR, poliésteres tales como DACRON1® o REEMAY1®, poliamidas, polii idas, termoplásticos tales como KYNAR1® y TEFZEL*®, poliétersulfonas, poliéterimida, poliétercetonas, fibras fenólicas novoloides tales como KYNOLMR, fibras de poliéster KoSa*®, fibras de vidrio JM-137 M vidrio M de Owens-Corning, fibras de vidrio K Owens-Corning, fibras de vidrio H Owens-Corning, microfibras de vidrio Evanite 413M, microfibras de vidrio Evanite 719, fibras celulósicas, algodón, asbesto, y otras fibras naturales así como sintéticas. El sustrato puede comprender un hilo, un filamento, monofilamento u otro material fibroso ya sea como tal o ensamblado como un material textil, o cualquier material tejido, no tejido, tejido por puntos, mallado, enmarañado, etc. La poliolefina puede ser alcohol polivinílico, polipropileno, polietileno, cloruro de polivinilo, poliuretano, etc., solo o en combinación uno con el otro. Los acrílicos pueden ser DYNEL, ACRILAN y/o ORLON, RHOPLEX AC-22 y RHOPLEX AC-507 son resinas acrílicas vendidas por Rohm y Haas que pueden ser también utilizadas. Las fibras celulósicas pueden ser celulosa natural tal como pasta papelera, papel periódico, pasta papelera de papel de estrasa y algodón y/o celulosa químicamente procesada tal como rayón y liocel. Los ejemplos de materiales tejidos que pueden ser útiles en la presente invención incluyen velos de fibras de vidrio continuos tales como PaerlveilMR 110, Paerlveil*® 210, CurveilMR 120, Curveil1® 220, Flexiveil® 130, Flexiveil*® 230, y velo Pultrudable (todos disponibles de Schmelzer Industries, Inc., Somerset, OH). Los materiales no tejidos pueden ser Airlaid1® (Precisión Fabrics, Grop, North California) y Spuhbond*® (Freudenberg Non-Wogen, North California) . Los ejemplos no limitantes de materiales de filamento incluyen los filamentos C, DE, G, H, K, M (filamentos de fibra de vidrio de diferentes espesores) de diversos grados, incluyendo grado eléctrico, grado químico, y grado de alta resistencia (todos disponibles de BFG Industries, Inc. de Greensboro, NC) . Como se utiliza en la presente, un mallado de fibra de vidrio incluye mallados de fibras de vidrio tejidos y no tejidos. En una modalidad, el sustrato es un mallado de vidrio no tejido que comprende aproximadamente 70-95% de filamento de vidrio H, de aproximadamente 0-5% de microvidrio de Evanite a 4.5 micrómetros, de aproximadamente 0-15% de fibra de poliéster (mezcla 50/50 de longitud de 3.81 mm (1/4 pulgada) y 12.7 mm (1/2 pulgada) de longitud, y de aproximadamente 5-10% de aglutinante basado en acrílico con una temperatura de transición vitrea (Tg) a -7°C (18°F) . En una modalidad particularmente preferida, el sustrato de la presente invención es un mallado de fibra de vidrio no tejida tal como estilo 1625, estilo 1091 y estilo 1614 de GBF Industries (Greensboro, NC) . Los materiales compuestos de la presente invención pueden ser empleados para elaborar materiales de construcción resistentes al fuego, aislantes de calor. Tales materiales de construcción pueden ser preparados durante el proceso de elaboración de los materiales de construcción para incluir los materiales compuestos de la presente invención, o los materiales compuestos pueden ser utilizados después de que los materiales de construcción han sido ya instalados. Los materiales compuestos pueden ser utilizados por si solos o en conjunto con (por ejemplo como un revestimiento para) otros materiales. Por ejemplo, éstos pueden ser aplicados a un artículo estructural, tales como los materiales de construcción (por ejemplo, tablero de yeso y materiales de entablillado de pared, incluyendo de blindaje) para obtener un artículo estructural resistente al fuego, aislante del calor. Tal artículo estructural es útil para proporcionar paredes efectivas contra el fuego en edificios, incluyendo casas, y puede proporcionar un mayor tiempo de escape y exposición reducida al calor para los ocupantes del edificio. Además, los materiales compuestos de la presente invención pueden ser aplicados a techos áticos. Los materiales compuestos pueden ser utilizados para recubrir superficialmente un techo antes de la aplicación de los materiales de techumbre, o éstos pueden comprender partes de un material de techumbre . Los materiales compuestos pueden ser utilizados además para impartir aislamiento hacia el calor y resistencia al fuego a otros objetos, tales como vehículos de motor, trenes, aeronaves, naves espaciales, unidades de calentamiento, acondicionadores de aire, máquinas lavadoras, secadoras, muebles, colchones y cualesquiera otros objetos para los cuales se desee las propiedades del aislamiento del calor y de resistencia al fuego, tales como los artículos tapizados, artículos de cama (incluyendo artículos de camas para niños) , cortinajes, alfombras, tiendas de campaña, toldos, refugios contra fuego, bolsas de dormir, cubiertas mesas de planchar, cubiertas de parrillas para carne asada, guantes resistentes al fuego, asientos de aviones, revestimientos de motores, y ropa resistente al fuego para corredores de autos de carreras, para bomberos, para pilotos de aviones de guerra, astronautas, láminas frontales, revestimientos de conductos de aire para edificios, capas inferiores de techumbres (o fieltro de techumbre) , capa inferior para materiales de techumbre integrales, orgánicos, techumbre laminada, productos de laminados modificados, medios de filtración (incluyendo filtros automovilísticos) , revestimientos de cofres automovilísticos, revestimientos superiores, paredes para fuego, barreras de vapor, etc. El uso de los materiales compuestos de la presente invención en artículos puede ser posible que los artículos excedan los estándares de flamabilidad actuales. Los materiales compuestos elaborados de acuerdo con esta invención pueden ser de cualquier forma. Preferentemente, tales artículos son de forma plana. Los materiales compuestos de la presente invención son flexibles y plegables. Además, éstos son durables y preferentemente no se agrietan al flexionarse . En la elaboración del material compuesto, un sustrato plano puede ser recubierto sobre un lado o ambos lados dependiendo de la aplicación pretendida. Como se utiliza en la presente, "recubierto sobre un lado o ambos lados" significa que el recubrimiento cubre al menos una parte de un lado o al menos una parte de ambos lados del sustrato. Por ejemplo, si un lado del sustrato es recubierto con el recubrimiento de rellenador/aglutinante, la otra superficie puede ser recubierta con otro material . En la industria de los materiales de techumbre, por ejemplo, el otro material puede ser asfalto de techumbre convencional, asfaltos modificados y recubrimientos no asfálticos, y el artículo puede ser cubierto con granulos de techumbre. Se cree que tal material de techumbre podría ser más ligero en peso, ofrecer mejor resistencia al fuego y mejores características de funcionamiento (tales como flexibilidad al clima frío, estabilidad dimensional, y resistencia) que los materiales de techumbre de la técnica anterior. Adicionalmente, el material compuesto puede ser recubierto con un material repelente al agua o el material repelente al agua puede ser agregado en el recubrimiento (por ejemplo, techumbre para agua interno) . Dos de tales materiales repelentes al agua son Aurpael*® 330R y AurapelMR disponible de Sybron/Tanatex de Norwich, Connecticut. Además, Omnova Sequapel1® y Sequapel 417 (disponible de Omnovasolutions, Inc., de Chester, SC) ; BS-1306, BS-15 y BS-29A (disponibles de Wacker de Adrián, MI); Syl-ff*®-7922 , Syl-offMR-1171A, Syl-offMR-7010, y Emulsión de Dow Corning 346 (disponibles de BFG Industries de Charlotte, NC) ; y Emulsión-41740 Michem1® y Emulsión -03230 Michem*® (disponibles de Michelman, Inc. de Cincinnati, OH) pueden ser también utilizados. Se cree que las emulsiones de cera, las emulsiones de aceite, las emulsiones de silicona, las emulsiones de poliolefina, y los sulfonilos, así como otros productos de funcionamiento similar, pueden ser también materiales repelentes al agua, adecuados. Puede ser también agregado un desespumante al recubrimiento de la presente invención, para reducir y/o eliminar la formación de espuma durante la producción. Un desespumante de este tipo es Drew Plus Y-250 disponible de Drews Industrial División de Boonton, NJ. Además, los materiales iónicos pueden ser agregados para incrementar la carga iónica del recubrimiento, tales como hidróxido de amonio, Natrosol -NEC1®, disponible de Hercules de Wilmington, DE) y ASE-95NP y ASE-60 (disponible de Rohm d. Haas de Charlotte, NC) . Los materiales retardadores del fuego pueden ser también agregados a la primera capa de los materiales compuestos de la presente invención para mejorar adicionalmente, las características de la resistencia al fuego. Los ejemplos no limitantes de materiales retardadores del fuego que puedan ser utilizados de acuerdo con la presente invención, incluyen FRD-004 (óxido de decabromodifenilo; Tiarco Chemicals, Dalton, GA) , FRD-01, FRÍO, FR-11, FR-12, FR-13, FR-14 (todos disponibles de Tiarco Chemicals) , óxido de zinc, y trihidrato de aluminio (ATH) .

Además, los materiales compuestos aislantes del calor y resistentes al fuego, elaborados de acuerdo con la invención pueden ser recubiertos con un alguicida tal como polvo de zinc, polvo de óxido de cobre, o los herbicidas Atrazine disponibles por ejemplo de Ribelin Industries o Diur'on disponibles de por ejemplo, Olin Corporation, y material antifúngico tal como Micro-Chek*® IIP, un material antimicrobiano tal como Micro-Chek1® ll-S-160, un agente de fricción superficial tal como BykMR-375, un material retardador del fuego tal como ATH (trihidrato de aluminio) , disponible por ejemplo de Akzo Chemicals y trióxido de antimonio disponible por ejemplo de Laurel Industries. Además, los pigmentos de color, incluyendo, pero no limitados a, T-113 (Abco, Inc.), W-4133 pigmento azul, W-2090 pigmento naranja, W-7717 pigmento negro y W-6013 pigmento verde, pigmentos de rojo de óxido de hierro (disponibles de Engelhard de Louisville, KY) pueden ser también agregados al recubrimiento de la presente invención para impactar las características deseadas, tales como un color deseado. Los productos Micro-Chek*® son disponibles de Ferro Corporation de Walton Hills, OH. Byk-375 puede ser obtenido de Wacker Silicone Corporation de Adrián, MI y T-1133A es vendido por Abco Enterprises Inc. de Allegan, MI. Los recubrimientos adicionales por ejemplo, del material repelente al agua, el material antifúngico, el material antibacteriano, etc., pueden ser aplicados a uno o ambos lados de los materiales compuestos, que tienen de otro modo recubrimiento de reíleñador/aglutinante sobre uno o ambos lados del sustrato. Por ejemplo, los materiales compuestos resistentes al fuego, aislantes de calor, que comprenden sustratos recubiertos sobre uno o ambos lados con los recubrimientos de rellenador/aglutinantes podrían ser recubiertos sobre un lado con una composición repelente al agua y por el otro con un agente antibacteriano. Alternativamente, el material repelente al agua, el material antifúngico, el material antibacteriano, etc., pueden ser agregados al recubrimiento antes de que se utilice para recubrir el sustrato. Como se indica, el material estructural compuesto resistente al fuego, aislante del calor, de la presente invención, es útil en la fabricación de colchones, particularmente orillas de colchones. En las modalidades de orilla de colchón, el material estructural compuesto es colocado ya sea directamente por debajo de la capa de cutí externo o por debajo de una capa espuma (preferentemente espuma de poliuretano de 6.35 mm (1/4 de pulgada) que por si misma es por debajo de la capa de cutí. En esta modalidad, el material compuesto puede ser utilizado para revestir una tira de colchón decorativa para producir una tira para colchón resistente al fuego, aislante del calor. Los ejemplos no limitantes de telas para colchón incluyen cutí (conocida en la técnica como una tela apretadamente tejida, fuerte que comprende algodón o lino y utilizada especialmente para elaborar cubiertas de colchones y de almohadas) , o telas que comprenden fibras seleccionadas del grupo que consiste de algodón, poliéster, rayón, polipropileno y combinaciones de los mismos . El revestimiento puede ser logrado mediante métodos conocidos en la técnica. Por ejemplo, el material compuesto de la presente invención puede ser simplemente colocado bajo una tela de colchón. O bien, el material compuesto resistente al fuego, aislante del calor puede ser unido o adherido a la tela del colchón, por ejemplo utilizando un pegamento flexible, preferentemente no flamable, o cosido con hilo resistente al fuego, por ejemplo, similar a un revestimiento, para elaborar una tela de colchón resistente al fuego, aislante del calor. La tela de colchón resistente al fuego de la presente invención puede ser luego utilizada por el experto en la técnica para fabricar un producto de colchón que tiene características de flamabilidad mejoradas. Los materiales adicionales que pueden ser incorporados dentro de los productos de colchón, particularmente orillas de colchón, incluyen materiales de construcción, tales como hilo no retardador del fuego o retardador del fuego para coser los materiales de colchón entre sí (por ejemplo, hilo de vidrio o hilo Kevlar) y una cinta no retardadora del fuego o retardadora del fuego. Puede ser utilizado silicio con el hilo de Kevlar para disminuir el rompimiento y aumentar el tiempo de producción. Los materiales compuestos resistentes al fuego y elaborados de acuerdo con la presente invención pueden ser utilizados en conjunto con los materiales aislantes del calor, en forma de espuma, elaborados mediante cualquiera de los métodos conocidos para elaborar composiciones de espuma tales como por ejemplo, la aereación mediante mezclado mecánica y las otras técnicas descritas en la Patente de los Estados Unidos No. 5,110,839. Los materiales compuestos de la presente invención pueden ser utilizados para producir materiales con características similares a las capas de espuma y de cojín utilizadas en colchones, y pueden reemplazar o ser agregados en adición a tales capas. En tales modalidades, las capas de espuma y de acoj inamiento elaboradas con los materiales estructurales resistentes al fuego, aislantes del calor, de la presente invención, imparten características de aislamiento del calor y resistencia al fuego, a los colchones cuando se utilizan en éstos. La Tabla 1 siguiente proporciona, en porcentajes aproximados, los componentes de la primera capa de material estructural que los solicitantes creen podría ser útil en una modalidad preferida del material compuesto de la invención.

TABLA 1 Aunque la tabla muestra las posibles combinaciones del aglutinante, el rellenador y las microceldas prefabricadas, se cree que pueden ser empleadas, otras combinaciones . Los materiales compuestos, como son mencionados, pueden incluir un sustrato y una primera capa, que comprende, un componente de microceldas prefabricadas, un componente surfactante, microceldas generadas por surfactante, un componente rellenador y un componente aglutinante. La primera capa de material comprende aproximadamente 34% en peso del material compuesto resistente al fuego, aislante del calor. En la primera capa, aproximadamente 10% hasta aproximadamente 55% en peso es aglutinante, aproximadamente 2% hasta aproximadamente 45% es microceldas prefabricadas, y de aproximadamente 2% • hasta aproximadamente 45% es rellenador. En una modalidad preferida, el recubrimiento comprende aproximadamente 25% de aglutinante, aproximadamente 18% de las microceldas prefabricadas y aproximadamente 18% de rellenador (arcilla) y el resto es agua. El sustrato es preferentemente vidrio tejido. El sustrato es aproximadamente 66% en peso del material compuesto resistente al fuego, aislante del calor. El aglutinante que une entre si las fibras de vidrio es aproximadamente 25% a aproximadamente 55% de látex acrílico 2679 de B.F. Goodrich. Puede ser utilizado cualquier aglutinante adecuado incluyendo aquellos utilizados anteriormente en la presente. La segunda capa es preferentemente hoja de aluminio y es de aproximadamente 0.5% a 1.5% en peso del material compuesto resistente al calor, dependiendo de si son empleadas una o dos capas de la hoja metálica. En los materiales compuestos resistentes al fuego, aislantes del calor, de la invención, el sustrato puede estar recubierto con la primera capa mediante rociado con aire, recubrimiento por inmersión, recubrimiento con cuchilla, recubrimiento con rodillo o aplicación de película tal como el prensado por laminación/calor. La primera capa puede ser unida al sustrato mediante unión química, unión mecánica y/o unión térmica. La unión mecánica es lograda mediante alimentación de fuerza a la primera capa sobre el sustrato, con una cuchilla. La segunda capa que comprende el componente metálico puede ser adherido a la primera capa mediante cualquier medio conocido en la técnica, incluyendo unión química (por ejemplo, con adhesivos) y unión mecánica . La mezcla que comprende la primera capa que incluye el componente aglutinante, el componente de microcelda prefabricada y el componente rellenador puede tener una consistencia de una espuma ligera, tal como una crema de afeitar. Se cree que debido a la baja densidad de la mezcla, las microceldas no pasan a través del sustrato cuando se aplican a éste. Además, la viscosidad del recubrimiento puede ser incrementada a través del mezclado para asegurar que éste no resude a través del sustrato. Los ejemplos no limitantes de agentes espesantes incluyen Acrysol , ASE-95NP, Acrysol ASE-60, Acrysol ASE-1000, Rhoplex ASE- 75, Rhoplex ASE-108NP, y Rhoplex E-1961, todos disponibles de Rohm & Haas .

Además, la primera capa del material compuesto puede ser recubierta con un material repelente al agua o el material repelente al agua puede ser agregado en la primera capa (por ejemplo, techumbre de agua interna) . Dos de tales materiales repelentes al agua son AurapelMR 330R y AurapelMR 381 disponibles de Sybron/Tanatex de Norwich, Connecticut. Además, pueden ser también utilizados Omnova SequapelMR y Sequapel 417 (disponible de Omnovasolut ions , Inc. de Chester, SC) ; BS-1306, BS-15 y BS-29A (disponibles de Wacker de Adrián, MI); Syl -offMR- 7922 , Syl-offMR- 1171A, Syl-offMR-7910 y Emulsiones Dow Corning 346 (disponibles de Dow Corning, Corporation de Midland, MI) ; FreepelMR-1225 (disponible de BFG Industries of Charlotte, NC) ; y Emulsión-41740 MichemMR y Emulsión -03230 MichemMR (disponibles de Michelman, Inc. de Cincinnati, OH) . Se cree que las emulsiones de cera, las emulsiones de aceite, las emulsiones de silicona, las emulsiones de poliolefina, y los sulfonilos, así como otros productos de funcionamiento similar, pueden ser también materiales repelentes al agua, adecuados. Como se indicó anteriormente, estos materiales son también útiles para impartir características de rebote a los materiales compuestos de la presente invención. Los repelentes al agua pueden ser particularmente preferidos por ejemplo, en la fabricación de materiales de construcción, colchones de cuna, asientos de aviones y en la fabricación de muebles, particularmente para uso industrial . Un desespumante puede ser también agregado a la primera capa de la presente invención para reducir y/o eliminar la formación de espuma durante la producción. Un desespumante de este tipo es Y-250 disponible de Drews Industrial División de Boonton, NJ. Los materiales retardadores del fuego pueden ser también agregados a la primera capa de los materiales compuestos de la presente invención, para mejorar adicionalmente las características de resistencia al fuego. Los ejemplos no limitantes de los materiales retardadores del fuego que pueden ser utilizados de acuerdo con la presente invención incluyen FRD-004 (óxido de decabromodif enilo; Tiarco Chemicals, Dalton, GA) , FRD-01, FR-10, FR-11, FR-12, FR-13, FR-14 (todos disponibles de Tiarco Chemicals) , óxido de zinc, y ATH. Además, pueden ser también agregados a la primera capa de la presente invención, pigmentos de color, incluyendo pero no limitados a, T-113 (Abco, Inc.), W-4133 pigmento azul, W-2090 pigmento naranja, W-7717 pigmento negro y W-6013 pigmento verde, pigmentos de rojo de óxido de hierro (disponibles de Engelhard de Louisville, KY) para impartir características de color deseadas. Los recubrimientos adicionales, por ejemplo, del material repelente al agua, el material antifúngico, el material antibacteriano, etc., pueden ser aplicados a uno o ambos lados de los materiales compuestos, preferentemente entre la primera capa y la segunda capa que comprende el componente metálico. Por ejemplo, los materiales compuestos que comprenden los sustratos recubiertos sobre uno o ambos lados con los recubrimientos de la primera capa podrían ser recubiertos sobre un lado con una composición repelente al agua y sobre el otro con un agente antibacteriano, por debajo de la segunda capa que comprende el componente metálico. La segunda capa que comprende el componente metálico puede ser adherida a uno o ambos lados del material estructural . Alternativamente, el material repelente al agua, el material antifúngico, el material antibacteriano, etc., pueden ser agregados a la primera capa antes de que se adhiera al sustrato. Se debe entender que las composiciones diferentes de aquellas descritas anteriormente pueden ser utilizadas mientras se utilicen los principios subyacentes a la presente invención. Por ejemplo, otras fuentes de rellenadores así como mezclas de enlaces acrílico y/o surfactantes y componentes metálicos, pueden ser utilizados en la formulación de los materiales estructurales de la presente invención. Además, las composiciones del recubrimiento pueden ser aplicadas por diversos tipos de sustratos, como se describió anteriormente . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (20)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un material compuesto, caracterizado porque comprende : (a) una primera capa que comprende un componente prefabricado de microceldas, un componente surfactante, microceldas generadas por surfactante, un componente rellenador y un componente aglutinante; y (b) una segunda capa que comprende un componente metálico adherido a la primera capa.

2. Un material compuesto, caracterizado porque comprende : (a) un sustrato; (b) una primera capa adherida al sustrato para proporcionar un sustrato recubierto, la primera capa comprende un componente prefabricado de microceldas, un componente surfactante, microceldas generadas por surfactante, un componente rellenador y un componente aglutinante; y (c) una segunda capa que comprende un componente metálico adherido al sustrato recubierto.

3. El material compuesto de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el sustrato es plano y la primera capa es adherida a un lado del sustrato .

4. El material compuesto de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el sustrato es plano y la primera capa es adherida a ambos lados del sustrato.

5. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque la segunda capa es adherida a un lado del sustrato recubierto .

6. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado porque la segunda capa es adherida a ambos lados del sustrato recubierto.

7. El material compuesto de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera capa es plana y la segunda capa es adherida a un lado de la primera capa.

8. El material compuesto de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera capa es plana y la segunda capa es adherida a ambos lados de la primera capa .

9. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque incluye además un material repelente al agua.

10. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque incluye además un material antifúngico.

11. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque incluye además un material antibacteriano.

12. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque incluye además un agente de fricción superficial .

13. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque incluye además un material retardador del fuego.

14. El material estructural compuesto de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el material compuesto incluye además un alguicida.

15. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque es coloreado con un pigmento .

16. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el componente metálico se selecciona de un grupo que consiste de aluminio o acero inoxidable .

17. El material de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el componente metálico es hoja de aluminio

18. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el componente rellenador es arcilla.

19. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el componente surfactante es un jabón rápido.

20. El material compuesto de conformidad con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el componente surfactante forma microceldas generadas por surfactante .